这一次搞懂Spring自定义标签以及注解解析原理说明

这一次搞懂Spring自定义标签以及注解解析原理说明

前言

在上一篇文章中分析了Spring是如何解析默认标签的，并封装为BeanDefinition注册到缓存中，这一篇就来看看对于像context这种自定义标签是如何解析的。同时我们常用的注解如：@Service、@Component、@Controller标注的类也是需要在xml中配置才能自动注入到IOC容器中，所以本篇也会重点分析注解解析原理。

正文

自定义标签解析原理

在上一篇分析默认标签解析时看到过这个类DefaultBeanDefinitionDocumentReader的方法parseBeanDefinitions：

protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {

if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {

NodeList nl = root.getChildNodes();

for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {

Node node = nl.item(i);

if (node instanceof Element) {

Element ele = (Element) node;

if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {

//默认标签解析

parseDefaultElement(ele, delegate);

}

else {

//自定义标签解析

delegate.parseCustomElement(ele);

}

}

}

}

else {

delegate.parseCustomElement(root);

}

}

现在我们就来看看parseCustomElement这个方法，但在点进去之前不妨想想自定义标签解析应该怎么做。

public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele, @Nullable BeanDefinition containingBd) {

String namespaceUri = getNamespaceURI(ele);

if (namespaceUri == null) {

return null;

}

NamespaceHandler handler = this.readerContext.getNamespaceHandlerResolver().resolve(namespaceUri);

if (handler == null) {

error("Unable to locate Spring NamespaceHandler for XML schema namespace [" + namespaceUri + "]", ele);

return null;

}

return handler.parse(ele, new ParserContext(this.readerContext, this, containingBd));

}

可以看到和默认标签解析是一样的，只不过由decorate方法改为了parse方法，但具体是如何解析的呢？这里我就以component-scan标签的解析为例，看看注解是如何解析为BeanDefinition对象的。

注解解析原理

进入到parse方法中，首先会进入NamespaceHandlerSupport类中：

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {

BeanDefinitionParser parser = findParserForElement(element, parserContext);

return (parser != null ? parser.parse(element, parserContext) : null);

}

首先通过findParserForElement方法去找到对应的解析器，然后委托给解析器ComponentScanBeanDefinitionParser解析。在往下看之前，我们先想一想，如果是我们自己要去实现这个注解解析过程会怎么做。是不是应该首先通过配置的basePackage属性，去扫描该路径下所有的class文件，然后判断class文件是否符合条件，即是否标注了@Service、@Component、@Controller等注解，如果有，则封装为BeanDefinition对象并注册到容器中去？

下面就来验证我们的猜想：

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {

String basePackage = element.getAttribute(BASE_PACKAGE_ATTRIBUTE);

basePackage = parserContext.getReaderContext().getEnvironment().resolvePlaceholders(basePackage);

String[] basePackages = StringUtils.tokenizeToStringArray(basePackage,

ConfigurableApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS);

// Actually scan for bean definitions and register them.

// 创造ClassPathBeanDefinitionScanner对象，用来扫描basePackage包下符合条件（默认是@Component标注的类）的类，

// 并创建BeanDefinition类注册到缓存中

ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = configureScanner(parserContext, element);

Set beanDefinitions = scanner.doScan(basePackages);

registerComponents(parserContext.getReaderContext(), beanDefinitions, element);

return null;

}

可以看到流程和我们猜想的基本一致，首先创建了一个扫描器ClassPathBeanDefinitionScanner对象，然后通过这个扫描器去扫描classpath下的文件并注册，最后调用了registerComponents方法，这个方法的作用稍后来讲，我们先来看看扫描器是如何创建的：

protected ClassPathBeanDefinitionScanner configureScanner(ParserContext parserContext, Element element) {

boolean useDefaultFilters = true;

if (element.hasAttribute(USE_DEFAULT_FILTERS_ATTRIBUTE)) {

useDefaultFilters = Boolean.valueOf(element.getAttribute(USE_DEFAULT_FILTERS_ATTRIBUTE));

}

// Delegate bean definition registration to scanner class.

ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = createScanner(parserContext.getReaderContext(), useDefaultFilters);

scanner.setBeanDefinitionDefaults(parserContext.getDelegate().getBeanDefinitionDefaults());

scanner.setAutowireCandidatePatterns(parserContext.getDelegate().getAutowireCandidatePatterns());

if (element.hasAttribute(RESOURCE_PATTERN_ATTRIBUTE)) {

scanner.setResourcePattern(element.getAttribute(RESOURCE_PATTERN_ATTRIBUTE));

}

...

parseTypeFilters(element, scanner, parserContext);

return scanner;

}

public ClassPathBeanDefinitionScanner(BeanDefinitionRegistry registry, boolean useDefaultFilters,

Environment environment, @Nullable ResourceLoader resourceLoader) {

Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");

this.registry = registry;

if (useDefaultFilters) {

registerDefaultFilters();

}

setEnvironment(environment);

setResourceLoader(resourceLoader);

}

protected void registerDefaultFilters() {

this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(Component.class));

ClassLoader cl = ClassPathScanningCandidateComponentProvider.class.getClassLoader();

try {

this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(

((Class extends Annotation>) ClassUtils.forName("javax.annotation.ManagedBean", cl)), false));

logger.trace("jsR-250 'javax.annotation.ManagedBean' found and supported for component scanning");

}

catch (ClassNotFoundException ex) {

// JSR-250 1.1 API (as included in Java EE 6) not available - simply skip.

}

try {

this.includeFilters.add(new AnnotationTypeFilter(

((Class extends Annotation>) ClassUtils.forName("javax.inject.Named", cl)), false));

logger.trace("JSR-330 'javax.inject.Named' annotation found and supported for component scanning");

}

catch (ClassNotFoundException ex) {

// JSR-330 API not available - simply skip.

}

}

protected void parseTypeFilters(Element element, ClassPathBeanDefinitionScanner scanner, ParserContext parserContext) {

// Parse exclude and include filter elements.

ClassLoader classLoader = scanner.getResourceLoader().getClassLoader();

// 将component-scan的子标签include-filter和exclude-filter添加到scanner中

NodeList nodeList = element.getChildNodes();

for (int i = 0; i < nodeList.getLength(); i++) {

Node node = nodeList.item(i);

if (node.getNodeType() == Node.ELEMENT_NODE) {

String localName = parserContext.getDelegate().getLocalName(node);

try {

if (INCLUDE_FILTER_ELEMENT.equals(localName)) {

TypeFilter typeFilter = createTypeFilter((Element) node, classLoader, parserContext);

scanner.addIncludeFilter(typeFilter);

}

else if (EXCLUDE_FILTER_ELEMENT.equals(localName)) {

TypeFilter typeFilter = createTypeFilter((Element) node, classLoader, parserContext);

scanner.addExcludeFilter(typeFilter);

}

}

catch (ClassNotFoundException ex) {

parserContext.getReaderContext().warning(

"Ignoring non-present type filter class: " + ex, parserContext.extractSource(element));

}

catch (Exception ex) {

parserContext.getReaderContext().error(

ex.getMessage(), parserContext.extractSource(element), ex.getCause());

}

}

}

}

上面不重要的方法我已经删掉了，首先获取use-default-filters属性，传入到ClassPathBeanDefinitionScanner构造器中判断是否使用默认的过滤器，如果是就调用registerDefaultFilters方法将@Component注解过滤器添加到includeFilters属性中；

创建后紧接着调用了parseTypeFilters方法去解析include-filter和exclude-filter子标签，并分别添加到includeFilters和excludeFilters标签中（关于这两个标签的作用这里不再赘述），所以这一步就是创建包含过滤器的class扫描器，接着就可以调用scan方法完成扫描注册了（如果我们要自定义注解是不是也可以这样实现呢？）。

protected Set doScan(String... basePackages) {

Assert.notEmpty(basePackages, "At least one base package must be specified");

Set beanDefinitions = new LinkedHashSet<>();

for (String basePackage : basePackages) {

// 这里就是实际扫描符合条件的类并封装为ScannedGenericBeanDefinition对象

Set candidates = findCandidateComponents(basePackage);

// 接着在每个单独解析未解析的信息并注册到缓存中

for (BeanDefinition candidate : candidates) {

ScopeMetadata scopeMetadata = this.scopeMetadataResolver.resolveScopeMetadata(candidate);

candidate.setScope(scopeMetadata.getScopeName());

String beanName = this.beanNameGenerator.generateBeanName(candidate, this.registry);

if (candidate instanceof AbstractBeanDefinition) {

postProcessBeanDefinition((AbstractBeanDefinition) candidate, beanName);

}

// 解析@Lazy、@Primary、@DependsOn等注解

if (candidate instanceof AnnotatedBeanDefinition) {

http://AnnotationConfigUtils.processCommonDefinitionAnnotations((AnnotatedBeanDefinition) candidate);

}

if (checkCandidate(beanName, candidate)) {

BeanDefinitionHolder definitionHolder = new BeanDefinitionHolder(candidate, beanName);

definitionHolder =

AnnotationConfigUtils.applyScopedProxyMode(scopeMetadata, definitionHolder, this.registry);

beanDefinitions.add(definitionHolder);

registerBeanDefinition(definitionHolder, this.registry);

}

}

}

return beanDefinitions;

}

public Set findCandidateComponents(String basePackage) {

if (this.componentsIndex != null && indexSupportsIncludeFilters()) {

return addCandidateComponentsFromIndex(this.componentsIndex, basePackage);

}

else {

// 主要看这，扫描所有符合条件的class文件并封装为ScannedGenericBeanDefinition

return scanCandidateComponents(basePackage);

}

}

private Set scanCandidateComponents(String basePackage) {

Set candidates = new LinkedHashSet<>();

try {

String packageSearchPath = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX +

resolveBasePackage(basePackage) + '/' + this.resourcePattern;

// 获取class文件并加载为Resource

Resource[] resources = getResourcePatternResolver().getResources(packageSearchPath);

boolean traceEnabled = logger.isTraceEnabled();

boolean debugEnabled = logger.isDebugEnabled();

for (Resource resource : resources) {

if (traceEnabled) {

logger.trace("Scanning " + resource);

}

if (resource.isReadable()) {

try {

// 获取SimpleMetadataReader对象，该对象持有AnnotationMetadataReadingVisitor对象

MetadataReader metadataReader = getMetadataReaderFactory().getMetadataReader(resource);

if (isCandidateComponent(metadataReader)) {

// 将AnnotationMetadataReadingVisitor对象设置到ScannedGenericBeanDefinition中

ScannedGenericBeanDefinition sbd = new ScannedGenericBeanDefinition(metadataReader);

sbd.setResource(resource);

sbd.setSource(resource);

if (isCandidateComponent(sbd)) {

if (debugEnabled) {

logger.debug("Identified candidate component class: " + resource);

}

candidates.add(sbd);

}

}

}

}

}

}

return candidates;

}

这个方法实现很复杂，首先是扫描找到符合条件的类并封装成BeanDefinition对象，接着去设置该对象是否可作为根据类型自动装配的标记，然后解析@Lazy、@Primary、@DependsOn等注解，最后才将其注册到容器中。

需要注意的是和xml解析不同的是在扫描过程中，创建的是ScannedGenericBeanDefinition对象：

该类是GenericBeanDefinition对象的子类，并持有了AnnotationMetadata对象的引用，进入下面这行代码：

MetadataReader metadataReader = getMetadataReaderFactory().getMetadataReader(resource);

我们可以发现AnnotationMetadata实际上是AnnotationMetadataReadingVisitor对象：

从上图中我们可以看到该对象具有很多属性，基本上包含了我们类的所有信息，所以后面在对象实例化时需要的信息都是来自于这里。

以上就是Spring注解的扫描解析过程，现在还剩一个方法registerComponents，它是做什么的呢？

protected void registerComponents(

XmlReaderContext readerContext, Set beanDefinitions, Element element) {

Object source = readerContext.extractSource(element);

CompositeComponentDefinition compositeDef = new CompositeComponentDefinition(element.getTagName(), source);

for (BeanDefinitionHolder beanDefHolder : beanDefinitions) {

compositeDef.addNestedComponent(new BeanComponentDefinition(beanDefHolder));

}

// Register annotation config processors, if necessary.

boolean annotationConfig = true;

if (element.hasAttribute(ANNOTATION_CONFIG_ATTRIBUTE)) {

annotationConfig = Boolean.valueOf(element.getAttribute(ANNOTATION_CONFIG_ATTRIBUTE));

}

if (annotationConfig) {

Set processorDefinitions =

AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(readerContext.getRegistry(), source);

for (BeanDefinitionHolder processorDefinition : processorDefinitions) {

compositeDef.addNestedComponent(new BeanComponentDefinition(processorDefinition));

}

}

readerContext.fireComponentRegistered(compositeDef);

}

在该标签中有一个属性annotation-config，该属性的作用是，当配置为true时，才会去注册一个个BeanPostProcessor类，这个类非常重要，比如：ConfigurationClassPostProcessor支持@Configuration注解，AutowiredAnnotationBeanPosUuWjMHWyMptProcessor支持@Autowired注解，CommonAnnotationBeanPostProcessor支持@Resource、@PostConstruct、@PreDestroy等注解。这里只是简单提提，详细分析留待后篇。

至此，自定义标签和注解的解析原理就分析完了，下面就看看如何定义我们自己的标签。

定义我们自己的标签

通过上面的分析，我相信对于定义自己的标签流程应该大致清楚了，如下：

首先设计一个标签并定义其NamespaceHandler类，让它继承NamespaceHandlerSupport类；

其次定义标签对应的解析器，并实现parse方法，在parse方法中解析我们的标签，将其封装为BeanDefinition对象并注册到容器中；

最后在classpath/META-INF文件夹下创建一个spring.handler文件，并定义标签的命名空间和NamespaceHandler的映射关系。

这就是我们从之前的源码分析中理解到的，但这里实际还忽略了一个步骤，这也是之前分析时没讲到的，你能想到是什么么？我们设计的标签需不需要一个规范？不可能让其他人随便写，否则怎么识别呢？因此需要一个规范约束。同样，在Spring的META-INF文件夹下都会有一个spring.schemas文件，该文件和spring.handler文件一样，定义了约束文件和约束命名空间的映射关系，下面就是context的spring.schemas文件部分内容：

http\://springframework.org/schema/context/spring-context-2.5.xsd=org/springframework/context/config/spring-context.xsd

......

http\://springframework.org/schema/cache/spring-cache.xsd=org/springframework/cache/config/spring-cache.xsd

但是这个文件是在什么时候被读取的呢？是不是应该在解析xml之前就把规范设置好？实际上就是在调用XmlBeanDefinitionReader的doLoadDocument方法时读取的该文件：

protected Document doLoadDocument(InputSource inputSource, Resource resource) throws Exception {

return this.documentLoader.loadDocument(inputSource, getEntityResolver(), this.errorHandler,

getValidationModeForResourcUuWjMHWyMpe(resource), isNamespaceAware());

}

protected EntityResolver getEntityResolver() {

if (this.entityResolver == null) {

// Determine default EntityResolver to use.

ResourceLoader resourceLoader = getResourceLoader();

if (resourceLoader != null) {

this.entityResolver = new ResourceEntityResolver(resourceLoader);

}

else {

this.entityResolver = new DelegatingEntityResolver(getBeanClassLoader());

}

}

return this.entityResolver;

}

public DelegatingEntityResolver(@Nullable ClassLoader classLoader) {

this.dtdResolver = new BeansDtdResolver();

this.schemaResolver = new PluggableSchemaResolver(classLoader);

}

public static final String DEFAULT_SCHEMA_MAPPINGS_LOCATION = "META-INF/spring.schemas";

public PluggableSchemaResolver(@Nullable ClassLoader classLoader) {

this.classLoader = classLoader;

this.schemaMappingsLocation = DEFAULT_SCHEMA_MAPPINGS_LOCATION;

}

总结

通过两篇文章完成了对Spring XML标签和注解解析的源码分析，整体流程多看几遍还是不复杂，关键是要学习到其中的设计思想：装饰、模板、委托、SPI；

掌握其中我们可以使用到的扩展点：xml解析前后扩展、自定义标签扩展、自定义注解扩展（本篇没有讲解，可以思考一下）；深刻理解BeanDefinition对象，可以看到所有标签和注解类都会封装为该对象，因此接下来对象实例化都是根据该对象进行的。

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